横断山地区蘑菇属及相关属系统分类学和DNA条形码研究

Agaricus is one of the species richest genera in Agaricaceae and owning higher edible and medicinal values, however its members often are difficult to identify by its complicated morphological characters. Based on the preliminary research results, the Hengdushan area of China might not only a hotspot in biodiversity, but also is a key area where Agaricus species spread from tropics to temperate. So there has special biogeographical significance to carry out systematic and phylogenetic research here. In this research, the genus Agaricus along with related genera Micropsalliota, Melanophyllum, Cystoagaricus, Crucispora, Heinemannomyces, Coniolepiota, Eriocybe, Hymenagaricus, Clarkeinda, Chlorophyllum which are close to Agaricus in morphology or phylogeny, are conducted by morphological and molecular phylogeny researches. The well-supported phylogenetic topology of Agaricus and allied based on multi-genes sequences analyses will be approaching to clarify the phylogeny of Agaricaceae which is one of the most complicated families in Agaricales; the results also will be contributed to find Agaricus special barcoding gene, which is very important in conservation and exploitation of this kind of mushrooms.

蘑菇属（Agaricus）是蘑菇科中物种数目较大，形态分类较复杂的一个类群，同时也是该科最具有食用和药用开发价值的类群。申请人前期对蘑菇属的研究表明，我国横断山地区不仅是生物多样性的热点地区，而且也是蘑菇属从古热带地区起源并向温带传播扩散的关键地域，所以在该地区开展蘑菇属及其相关属的研究在该属的生物地理学方面有重要的学术意义。本研究立足于蘑菇属，而且涵盖蘑菇属的形态相似属和系统发育关系紧密属（统称相关属），对它们开展形态学和基于5种不同基因序列分析的系统发育学研究，力求获得更为全面和稳定的世界蘑菇属及其相关属的分子系统发育图谱，为逐步澄清大型真菌中最为复杂的科- - 蘑菇科的系统发育关系奠定基础；并在此基础上，揭示快速、稳定、具蘑菇属特异性的DNA条形码基因，甚至特异性遗传片段，最终为这类真菌的保护与开发提供理论依据。

本研究通过对西南地区蘑菇属的形态学及多基因序列的分子系统发育研究，基本摸清了西南地区的蘑菇属资源情况，并发表新种32个。 对蘑菇属的物种最多的Minores组的多基因分子钟分析明确了Minores组内各分支的演化时间。研究结果显示该组物种起源于古热带，共有4条扩散路径。扩散路径中除了从古热带非洲到欧洲的传播路径外，均与外生菌根菌类伞菌的扩散路线基本一致，而这条路径是否在腐生伞菌中广泛存在尚需进一步的深入研究。该组物种分别先后三次（发生于1800-1600万年前、1200万年前和900万年前），从古热带亚洲扩散到大洋洲，这可以解释目前澳大利亚腹菌化的Minores组物种分子系统学关系反而较远的现象。.蘑菇属长期以来的分子系统学研究和分类都是依赖于ITS序列。在我们的研究中，除了ITS，还有线粒体基因，EF-1α, RPB1, RPB2，LSU基因纳入了研究。研究结果表明对于蘑菇属真菌，线粒体基因的扩增成功率很有限；RPB1, RPB2基因只在部分进化支序中有较高的扩增率；RPB1, LSU基因的多态性较低。所以综合各方面的结果，发现对于蘑菇属的物种识别，EF-1α和ITS序列在扩增成功率、多态性位点等方面都非常好，可以作为蘑菇属的DNA条形码基因。.根据采集于西南地区的蘑菇属近似属：白环蘑（Leucoagaricusus）， 绿褶托菇属(C1arkeirnda O. Kuntze)、青褶伞属(Chlorophyllum Massee)、白环蘑属(Leucoagcrricus Singer)、白鬼伞属(Leucocoprinus Pact.)、大环柄菇属(Macrolepiota Singer) 和丝盖环柄菇属(Sericeomyces Heinem)真菌47份标本的形态和多基因序列的系统发育分析结果表明，白环蘑属不是一个单系类群，现有的属的形态鉴定特征并不能体现内在的系统演化关系；大环柄菇属是单系类群。通过4个单基因，ITS+LSU，ITS+LSU+RPB2，ITS+LSU+EF1+RPB2的系统树比较分析，认为，ITS和RPB2是区分该类群的良好基因，多基因的系统发育分析能较好得提高类群的支持率。发表新种1个。研究结果初步揭示蘑菇属和其它相关类群的系统发育关系，演化路径；并为准确识别蘑菇属的相近属种提供了理论和方法基础，为今后的真菌资源保护和可持续发展奠定的基础。